城鎮燃氣可燃氣體探測器與事故通風設施設計探討

廣州燃氣集團有限公司 陳曉明 許 曉

隨著社會生產力的不斷發展和人民生活水平的不斷提高，城鎮燃氣行業得到快速發展，與之相關的不安全事件也愈加頻繁。湖北十堰燃氣爆炸事故以來，燃氣安全更受到社會各方的重點關注，餐飲等公共場所的燃氣安全風險和重大隱患排查也被列為重點之一。作為安全生產技術的重要提升手段，可燃氣體探測器和事故通風系統在城鎮燃氣中得到廣泛應用。本文將著重探討這兩類儀器在城鎮管道天然氣場景中的選型應用、設計要點以及安全管理要求，以提升天然氣使用的安全性。

1 可燃氣體探測器

可燃氣體探測器是重要的燃氣安全設備?？扇細怏w探測器的工作原理是通過氣體傳感器探測周圍環境中燃氣(主要是甲烷)的濃度，當測出的濃度值超過設定值時，探測器會發出聲光報警信號，同時連鎖啟動事故通風設施。目前，可燃氣體探測器檢測目標是環境中甲烷的濃度，一般設置為二級報警，低限報警設定值為燃氣爆炸下限濃度LEL 的5%～25%，自動連鎖啟動聲光報警及事故通風設施；高限報警設定值為燃氣爆炸下限LEL 的50%，啟動二級報警，切斷管道進口處電磁閥，進而停止燃氣供應以防止進一步泄漏。

1.1 可燃氣體探測器工作原理

可燃氣體探測器主要組成部分包括傳感器、控制電路、顯示器、聲光報警單元和供電模塊。探測器中最核心的元器件為傳感器，主要作用是檢測擴散在空氣中的可燃氣體濃度。傳感器的精度、準確度、可重復性將直接影響整個探測器的探測靈敏度、精準度與使用壽命。傳感器根據工作原理的不同，分為催化燃燒式、半導體式、紅外式等。

目前國內燃氣行業常用的可燃氣體探測器反應原理及性能對比見表1[1]。

表1 常用可燃氣體探測器反應原理及性能對比[1]

1.2 可燃氣體探測器選型

如何對傳感器進行合理選型是整個可燃氣體報警系統設計的核心。根據表1 的分類對比，通常按以下原則進行選型：只需一級報警，對泄漏量無定量檢測要求的場合(如居民家庭)，從經濟性考慮建議采用半導體式可燃氣體探測器；需要二級報警，對泄漏量有定量檢測要求的場合，建議采用催化燃燒式可燃氣體探測器；對于精密性要求較高的場合，建議采用紅外式可燃氣體探測器。

以下介紹兩種特殊類型用戶的可燃氣體探測器選型原則。

(1)非居民戶餐飲廚房可燃氣體探測器選型。近年來，全國各地燃氣不安全事故頻發，其中非居民戶餐飲(工、商業餐飲)等公共場所的安全引起了政府部門以及社會各方的重視。為了做好餐飲企業燃氣安全精細化管理，廣東省住房和城鄉建設廳印發了《廣東省餐飲場所可燃氣體報警裝置安裝使用工作指引(試行)》(粵城建函〔2022〕287 號)。該文件中將餐飲場所分為兩大類，分別為小型餐飲廚房和非小型餐飲廚房，并規定不同的類型的餐飲行業需采用不同類型的探測器，其中關于兩種天然氣餐飲用戶探測器的具體選型要求見表2。

表2 餐飲廚房可燃氣體探測器分類和選型

隨后廣州市燃氣事務中心出臺的《廣州市管道天然氣餐飲場所可燃氣體報警裝置安裝、使用和維護指引(試行)》中，根據非小型餐飲場所的面積大小在廣東省工作指引基礎上做了進一步的細分，對可燃氣體探測器的選型做了進一步明確規定：當餐飲場所面積＜80 m2時，可安裝獨立燃氣報警裝置和集中燃氣報警裝置；當餐飲場所面積≥80 m2時，只可安裝集中燃氣報警裝置。兩份指引文件依據熱負荷和場所面積大小對餐飲用戶進行分類管理，大大降低了小型餐飲用戶投入，也為全面推進餐飲燃氣使用單位安裝可燃氣體探測器，保障用戶用氣安全提供了強有力的支撐。

(2)特殊商業戶可燃氣體探測器選型參考。對非居民非餐飲非工業的特殊商業用戶，如發廊這一類用戶(尤其是小型發廊)，使用的燃具主要為家用燃氣熱水器且對價格敏感程度高?？扇細怏w探測器的購買以及每年的探測器檢定費用單位支出，會對該類價格敏感型的這種特殊商業戶造成安裝意愿低且抵觸情緒大的影響。為此，在保障安全的底線之上，需對這一類用戶進行分類管理。

第一種情況是燃氣熱水器且熱水器出口端之前都在自然通風良好的開放式環境中(如陽臺、戶外等非密閉環境)的用戶。這類用戶不需要安裝可燃氣體探測器。燃氣用戶加裝探測器的初衷是避免密閉空間內燃氣集聚后可能發生爆燃，而這種情況下可能發生燃氣泄漏的部位都在自然通風良好的開放式環境下，燃氣泄漏后隨風逸散，發生燃氣聚集的可能性極低，且燃氣中的加臭劑也能幫用戶發現險情，避免不安全事件的發生。

第二種情況是燃氣熱水器安裝在在室內密閉空間。這類用戶安裝可燃氣體探測器的原則可參照表1。其中對于單個燃燒器額定熱負荷超過46 kW的熱水器或額定熱負荷總量超過139 kW 的發廊用戶，人流量大且熱水供應要求高，從價格敏感度和用氣需求量來說，安裝報警裝置具備一定的可操作性和必要性。

1.3 規范集氣罩設計安裝標準

按照CJJ/T 146－2011《城鎮燃氣報警控制系統技術規程》3.3.3 的要求，當氣源為相對密度＜1 的燃氣且釋放源距頂棚垂直距離超過4 m 時，應設置集氣罩或者分層設置探測器。集氣罩的作用是將泄漏的燃氣聚集在探測器周圍以達到快速檢測燃氣泄漏的目的，縮短報警時間，盡早排除泄漏險情，避免大量燃氣泄漏，防止不安全事故擴大化。上述規范對安裝距離、集氣罩的面積和裙邊高度都做了規定，但是實際操作仍存在不同方案，具體情況如圖1所示。

圖1 擴散模型設置分類

設計方案1 是分層設計和布置可燃氣體探測器，該方案中設備購買和日常維保費用高，投資造價高；設計方案2～4 是通過加裝集氣罩以降低相關費用，與方案1 的主要區別是探測器的安裝位置。從集氣罩的作用來看，方案2～4 具有一定的可行性。但就探測器后期年檢及使用壽命而言，方案3和方案4 的軟管將探測器上的指示燈遮蓋，對后期年檢造成不便。此外，安裝軟管可能造成廚房煙氣或其他燃燒廢氣、毒氣等聚集在探測器周圍，高濃度的有害煙氣容易造成傳感器失效，進而降低設備的靈敏性，縮短使用壽命。

因此，對于層高超過4 m 的用戶，在條件允許情況下，建議優先實施設計方案1。在節約成本的考慮下，建議實施設計方案2。

2 事故通風設施設計

當環境中可能有大量有毒氣體或有燃燒、爆炸危險的氣體、粉塵或氣溶膠物質產生時，為了避免對工作人員造成傷害和防止事故進一步擴大，必須設有事故通風系統。隨著燃氣安全要求的升級，事故通風系統也逐漸被人所熟知。為此，根據燃氣相關規范要求，對事故通風系統進行梳理，具體設計要求見表3。

表3 事故通風設施設計要求

以上規范主要對事故通風設施的設計做出了明確要求，而作為安全措施之一，規范要求天然氣管道敷設在地下室、半地下室或通風不良場所時，應設置可燃氣體探測器系統和事故通風設施，且燃氣事故通風系統必須為防爆設施，即事故通風設施的驗收成了重中之重。為進一步做好事故通風設施管理，結合表3 中提及的4 個規范和GB 50243－2016《通風與空調工程施工質量驗收規范》的要求，建議現場核驗系統以下信息：一是風機是否有防爆標志；二是現場測試風機是否與報警器聯動；三是排風量是否按照設計圖紙要求設置；四是風機傳動裝置的外露部位以及直通大氣的進出口是否裝設防護罩(網)或采取其他安全設施；五是確保燃氣管道和電纜線管沒有穿過風管和沿風管外壁敷設；六是風管的百葉口是否高于燃氣管道。上述均合格后方可進行下一驗收環節。

3 結語

本文結合現行規范條文及法律法規針對城鎮燃氣可燃氣體探測器和事故通風設施在不同應用場合的選型、設計及安裝提出了具體的建議措施及結論，目前某市已在實際工作中按此措施執行，規范了燃氣泄漏報警系統的應用管理并取得了積極成效。

可燃氣體探測器和事故通風設施，作為燃氣安全保障裝置之一，必須從源頭抓起，從設計、驗收、日常管理中不斷提高燃氣安全水平，做好本質安全管理，推動城市燃氣高質量安全發展。